無裂紋光子晶體的制備.pdf

1、光子晶體是由兩種或兩種以上的折光指數(shù)不同的材料在空間中有序排列形成的周期性結(jié)構(gòu)。它可以對(duì)特定頻率的光定向反射而使結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定結(jié)構(gòu)色。由于其特殊的光學(xué)調(diào)控性能，使其在光學(xué)器件、智能顯示、光學(xué)傳感、太陽能電池、熒光增強(qiáng)等方面得到了廣泛的研究。而如何人工制備光子晶體，對(duì)于進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用范圍具有重要的意義。傳統(tǒng)的制備光子晶體的方法主要有激光刻蝕、全息光刻等，但該類方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本昂貴，不利于大面積制備。隨著研究的深入，微球自組裝方法因成本低

2、廉、操作簡單，逐漸成為了制備光子晶體的常用方法。但在微球自組裝形成光子晶體的過程中，隨著溶劑的揮發(fā)，基材對(duì)微球的黏附力增加，加上微球自身收縮產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，從而導(dǎo)致制備得到的光子晶體微結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生大量的裂紋。裂紋的產(chǎn)生嚴(yán)重影響了制備得到的光子晶體光學(xué)質(zhì)量，極大的制約了其在光學(xué)器件尤其是全光芯片、光學(xué)通信等方面的應(yīng)用研究。
　　本文通過在聚苯乙烯微球表面修飾不同的功能基團(tuán)，調(diào)整功能基團(tuán)含量，以及含有功能基團(tuán)的微球與金屬離子共組裝等方法

3、，來增加微球之間的相互作用力，進(jìn)而自組裝制備得到高質(zhì)量無裂紋的光子晶體。
　　(1)通過乳液聚合法，采用苯乙烯(St)、丙烯酰胺(AM)為反應(yīng)單體，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為乳化劑,過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，在75℃恒溫條件下攪拌8h，制備得到單分散的聚(苯乙烯-丙烯酰胺)(P-(St-AM))乳膠粒，通過優(yōu)化微球表面功能單體 AM的含量來調(diào)節(jié)微球之間的相互作用力，制備得到優(yōu)化氨基含量的乳膠粒，進(jìn)一步優(yōu)化條件自組裝制備得到無

4、裂紋光子晶體。
　　(2)通過乳液聚合法，采用 St、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)為反應(yīng)單體，SDBS為乳化劑， APS為引發(fā)劑，在75℃恒溫條件下攪拌8h，制備得到單分散的聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)(P-(St-MMA-AA))乳膠粒，通過優(yōu)化微球表面功能單體AA的含量來調(diào)節(jié)微球之間的相互作用力，進(jìn)一步優(yōu)化條件自組裝制備得到無裂紋光子晶體。
　　(3)通過乳液聚合法，采用 St、MMA、AA為反應(yīng)單體

5、、SDBS為乳化劑， APS為引發(fā)劑，在75℃恒溫條件下攪拌8h，制備得到單分散的 P-(St-MMA-AA)乳膠粒，通過加入與羧基具有很好絡(luò)合作用力的金屬銅鹽或金屬鋅鹽，利用金屬鹽與羧基之間形成的絡(luò)合鍵，增加乳膠粒粒子間的相互作用力，優(yōu)化條件自組裝制備得到無裂紋光子晶體。
　　(4)通過乳液聚合法，采用St、MMA、AA為反應(yīng)單體、以SDBS為乳化劑，以 APS為引發(fā)劑，在75℃恒溫條件下攪拌8h，制備得到單分散的P-(St-M